安钢120吨转炉—炉卷轧机工程指挥部，自20__年3月19日成立以来，指挥部领导班子在公司的统一部署安排下，在各相关部门的密切配合下，不负公司重托，确保了工程建设中各项工作的顺利开展。以下是指挥部成立以来主要工作完成情况：
1、统筹安排，明确分工，识才用人，精心组建指挥部队伍。
20__年3月19日，安钢成立了由集团公司副总经理史美伦任指挥长，由现任专职副指挥长和公司各有关部室主要领导任兼职副指挥长的120吨转炉/炉卷轧机工程指挥部。指挥部相继又成立了炼钢工艺、轧钢工艺、炼钢设备、轧钢设备、三电、公辅、土建、保卫、安全、办公室等十个专业组。20__年底，根据工作需要，先后把设备、电气、轧钢等三名技术骨干提为指挥长助理，将部分年轻技术骨干安排到各专业的领导岗位，并对指挥长、专业组长的工作做了明确分工。
自20__年3月以来，先后从各单位抽调技术骨干100多人，接收大中专毕业生80多人，退伍兵133人，安排一炼分流职工226人，目前，指挥部总人数已达到514人。其中，中级以上职称70人，初级44人，技师14人，优秀操作人才32人。
为进一步完善职工管理工作，指挥部借鉴兄弟单位经验，逐步建立健全了图纸资料、档案、劳资、计生、培训、安全教育、实习队等管理规定。
另外，指挥部一直把培训工作放到了重要位置。20__年2月，安排了30多人次到北京自动化院和中冶公司进行了培训。20__年4月至今，针对一炼分流的226名职工和133名退伍兵，采用自编教材和外购教材相结合的办法，举办了多个培训班，还先后安排400多人次到第一炼轧厂、第二炼钢厂和第二轧钢厂等单位进行跟班实习。
2、掌握政治思想武器，努力提高指挥部领导班子的决策水平。
为提高领导班子政治理论水平和决策能力，指挥部领导班子通过多种渠道、采用了多种方式。一是进行马列主义、思想、邓小平理论等政治理论知识学习，并把“三个代表”重要思想和十六届三中全会等重要会议精神在工作中认真贯彻落实；二是通过参加公司组织的各种厂处级干部轮训，提高自身的管理水平和处理问题能力；三是通过指挥长碰头会、指挥部各种例会，领导班子互通信息，群策群力，发现并解决工程建设中的棘手问题；四是做好上传下达的“纽带”，从公司“三步走”战略的大局出发，做好宣传动员工作，为工程建设装备强悍的思想武器。五是认真执行《中国共产党领导干部廉洁从政若干准则》及公司的有关规定，提高和加强了领导班子成员廉洁自律的自觉性。
3、克服重重困难，确保了技术交流、设计审查、设备招标、订货等各项工作的顺利开展。
因受整个钢铁行业一度投资过热影响，设计院、制造厂任务量爆满，给指挥部带来了相当大的压力，指挥部领导班子保持清醒头脑，做好指挥部全体人员的思想工作。正是在强大的思想动力下，指挥部许多同志兢兢业业，不辞劳苦，抱着热心为工程服务的精神，牺牲无数个星期天、节假日，同国内外相关厂家进行了技术交流和谈判、设计联络、设备订货等工作。
目前，铁水预处理、精炼、连铸、轧钢等工艺上的详细设计联络已全部结束，加热炉、卷取炉等部分遗留问题也同设计院做了充分讨论。设备上通过实地考察，详细了解了厂家装备情况、用户设备运行情况，并组织进行了同炼钢设备、连铸设备及轧钢设备等制造厂家的技术交流，先后签订了轧钢设备120t转炉、1300t混铁炉、LF/VD炉、辊道、吊具、动补装置等100多项合同。截止目前，完成设备订货29000多吨，总合同额达20多亿元。
4、狠抓工程质量、进度、资金控制、施工安全等关键环节，确保土建施工按网络计划稳妥推进。
从20__年11月10日厂房柱基正式动工以来，指挥部协调各施工单位保质量，抢进度，克服施
工生产交叉、高空架线改道，旧厂房拆迁、图纸资料滞后，以及气候影响等一系列困难，于20__年4月1日顺利立起了第一根厂房柱。目前，轧钢区桩基完成491根，占总数的99；轧钢区承成135个，占总数的95；钢结构制作完成约5000吨；厂房钢结构安装完成约2800吨。炼钢连铸区经过紧张地质勘探、土建施工，第一根厂房柱已于20__年7月16日顺利吊装，目前炼钢连铸区吊装完成15根厂房柱。
5、严格执行招标、评标办法，做到公平、公开、公正，最大限度地维护安钢利益。
由于工程涉及设备台套之多、设备造价之高，对安钢来说都是前所未有的，指挥部全体人员在招标过程中认真落实公司“工程建设招标管理办法”“物资采购招标管理办法”的规定，严格执行招标、评标办法，做到了公开、公平、公正，不吃请、不收礼，杜绝一切违反公司规定的不良行为和不正之风。
目前，工程的土建施工已进入高峰期，图纸资料催要，部分设备订货，主要设备的监制、催货等任务更加艰巨，一些设备的安装工作也将逐步展开，人员培训更是迫在眉睫，针对工程进展情况，指挥部领导班子对下一步主要工作做了以下安排：
1、加强思想政治学习，统一思想，确保指挥部各项工作顺利实施。认真组织各种政治理论学习，充分利用公司各部门下发的学习材料，通过指挥长碰头会、指挥部例会及其他方式传达、宣传公司精神，教育、引导职工摆正心态，认清当前形势，时刻保持清醒头脑，不忘肩上责任重大，确保工程建设的各项工作顺利实施。
2、继续加大职工队伍建设和人员培训力度。随着工程进展，职工队伍建设越显重要，为此，指挥部将做到职工队伍建设与工程进展同步，实习和培训和现场安装调试相结合，争取培养一批高素质的职工队伍，为顺利投产和早日达产提供技术保障。另外，在做好内部实习培训工作的同时，指挥部还将结合实际情况，有计划地安排部分人员到国内外相似生产线进行对口培训。
3、努力做好设计院及各施工建设单位的协调工作。在进入施工高峰期后，指挥部将配合公司各相关单位，做设计院的图纸资料催要工作，组织好施工单位的安全文明施工，并进一步督促监理公司，继续抓好质量、进度、资金控制、安全文明施工等各个环节，确保工程按照网络计划稳妥有序推进
4、继续高质量完成国内外相关厂家的技术交流、设计审查以及配套设备的招标工作。目前，主体设备招标大部分已经完成，尚有少量设备没有招标。将制定出详细的工作计划，对具有招标条件的要尽可能早地完成招标工作，不能因国内设备订货问题拖整个工程的后腿。
关键词：钢铁企业 生产流程总图布置
中图分类号：C29 文献标识码：A
随着现代工业技术的发展，钢铁作为工业必选材料，钢铁消耗量日益增多。而钢铁企业日益发展壮大，越来越多的钢企发展大炼铁、大炼钢，钢铁企业生产流程为配合日益快捷、多变的市场，更要做到快捷、灵活，这就要求钢铁企业总图布置更加简单、顺畅。而总图布置一旦实施固化，钢铁企业的生产流程也会相对固化。
我国大多数钢铁企业生产流程不畅，物流运输存在多次倒运、交叉，物流费用居高不下。简单顺畅的总图布置将给钢铁企业带来更快捷、更灵活的生产流程，进而带来更大的效益。如何适应生产要求，设计简单、顺畅的总图，不言而喻，其意义重大而深远。
1钢铁企业生产流程与总图布置形式
1.1钢铁企业生产流程
某钢铁企业生产流程图
石灰石白云石煤粉外购粉焦进口块矿自产矿国内购矿进口粉矿干煤
钢铁企业一般生产流程为：进厂原燃料在原料场堆放；经烧结、球团、焦化等加工后供炼铁高炉生产，生铁供炼钢，粗钢供轧钢，轧钢供连铸、高线、棒材等，成品由成品库外运出厂（见某钢铁企业生产流程图）。
钢铁制造流程是一种开放的、不可逆的、远离平衡的耗散过程。
1.2 总图布置形式
总图布置一定要满足生产流程需要。钢厂总平面布置基本上是两类：第一类是串并联布置。炼钢车间与炼铁、烧结、焦化车间串联，与热轧、冷轧车间并联。该布置适用于地形狭长地带与原料、成品码头（或两个接轨站）相距较远的情况。其主要优点是铁水、钢锭流程基本上系直线形，运距较短；主要缺点是连铸坯需转90°送热轧车间，不利于热送。随着大型钢铁联合企业的高炉数大多数减少到4座以下，炼钢车间减少到2个以下，车间布置更加连续紧凑：铸机的出坯线与加热炉-热轧机的辊道轴心尽可能对准，距离尽可能缩短。
第二类是垂直成组布置。炼钢、轧钢车间垂直成组与炼铁、烧结、焦化车间相互按工艺流程成组布置。该布置最大优点是适用于连铸坯热送、轧钢车间热装、热轧的先进工艺。由于连铸工艺的发展，取消了初轧车间与车铸系统，有利于炼钢与轧钢车间成组布置；连铸坯送轧钢车间热装、热轧，炼钢车间势必与轧钢车间垂直布置。
2钢铁企业总图布置形式与生产流程适应原则
现代物流作为一种先进的组织方式和管理技术，将运输、仓储、装卸、加工整理、配送、信息等多方面有机结合，形成完整的供应链，兼顾厂内和社会，并不断动态优化，为用户提供多功能、一体化的综合服务。钢铁生产流程的本质是一种多因子流，按一定的程序，在一个由诸多功能不同的工序组成的复杂网络结构中流动运行现象。
生产流程自身要具备上下工序对应、稳定、连续、高效、可回收、紧凑和简捷等特点。
总图布置形式选择符合以下原则：
1、符合生产流程的要求。总图布置形式必须尽量使生产流程顺畅，避免工序间的往返交错，使设备投资最少，占地最少，生产周期最短。
2、最有效的利用空间。使场地利用达到适当的建筑占地系数，使建筑物内部设备的占有空间和单位制品的占有空间较小。
3、物料搬运费用最少。要便于物料的输入和产品、废料等物料运输路线简捷，尽量避免物料运输的往返和交叉。
4、保持生产和安排的柔性。使总图布置适应产品需求的变化、工艺设备的更新以及生产规模扩大的预留。
5、适应组织结构的合理化和管理的方便。使密切关系或性质相近的作业单位布置在一个区域并就近布置，甚至合并在同一个建筑物内。
6、为职工提供方便、安全、舒适的作业环境。
钢铁企业对生产流程和总图布置重视程度不够，容易造成重复建设或建设后相互矛盾的严重后果。钢铁企业总图布置形式应该和生产流程“同时规划、同时设计、同时实施”。
3钢铁企业总图布置优化途径
钢铁企业的总图布置是从接受原、燃料起直至产成品装运的全过程中将人员、机具和物料所有需要占有的空间做最合理、最透彻的配置，并使之最有效的组合，以期获得最好的经济效益和环境生态效益。
要达到总图布置优化，可以通过以下一些途径：
1、调整企业产品结构，优化总平面布置。根据资源、能源和扩建条件确定企业最终发展规模和可能的发展规模。编制切实可行的分期改造方案。
2、结合改造，简化加工过程。大胆改造旧厂区，调整总平面布置，提出总体规划设想和建议，逐步予以实现。要在弄清影响总平面布置的主要因素的前提下，进行认真的调查与研究，综合分析，提出合理的方案，使企业的总平面布置符合生产工艺流程，减少乃至消除物料的重复搬运和搬运中的迂回、折返等。同时，原有企业总平面布置不合理的局面仅通过一、两次的改扩建是不能改变的，只有一切从长远利益出发，严格按总体规划设想逐步予以改造，持之以恒，现有企业才能旧貌换新颜。
3、合理地调整现有铁路线路布置，挖掘现有铁路潜力。大部分钢铁企业的外部物流运输仍然依靠铁路。铁路线路应尽量布置在厂区边缘地带，宜集中布置。根据货运量、周转期及货物的性质等因素，可考虑共用装卸线。对于多年不用或很少使用的铁路线路予以拆除；对于线路、站场、咽喉当其通过能力不足而改造其又受到限制时，可在对正常生产影响较小的条件下，对现有线路网进行改造，以适应扩建后增加的运量要求。
4、在发挥现有铁路优势的基础上，采用多种运输方式。钢铁企业内部物流运输方式，除高炉铁水还必须依靠铁路运输，其他原料、半成品等的输送已转变成在线工艺输送方式，如皮带、辊道、吊车等方式。某些辅料的运输则采用汽车或带式运输为主，以减少土地面积被铁路大面积占用。
5、近期布置合理，远期预留发展。随着土地成本的升高，预留发展用地意味着土地的闲置，无形中降低了土地效益。
6、在企业现有场地上进行改扩建时的竖向设计。优秀的竖向设计不仅不影响使用，还能提高土地利用率。
7、管线布置方面。对在已有的厂区内进行的改扩建工程，其管线布置会受到许多客观条件的制约。在布置管线之前，应对管线的性质、管径大小、敷设地点的环境和自然条件等进行分析。
8、充分利用工厂可以绿化的地方，扩大绿化面积。
【关键词】总平面布置管线综合顺畅短捷经济布局合理
中图分类号：TU990.3文献标识码： A 文章编号：
近十多年来，随着我国经济的迅猛发展，钢铁冶金企业不论在规模上还是数量上都快速增长，钢铁冶金项目的占地规模也越来越大，内部工艺越来越复杂，设施间的联系越来越紧密，厂区内的管线布置也变得繁冗复杂，这也就要求专业人员应具有较高的水平来对整个厂区内的管线综合及总平面布置关系的准确把握。笔者根据近十年来积累的工程实践经验，阐述钢铁冶金企业管线综合及总平面布置的关系。
管线综合的意义和目的是什么？在钢铁冶金企业生产过程中，各车间或工段所需要的水、气（汽）、燃油以及由水力或风力运输的物料，一般均采用管道运输。同时，在生产过程中产生的污水、废液以及由水力或风力运输的废渣，再加上雨水也常用管道排出。各种机电设备、电器照明、通讯信号所需要的电能，都用输电线路输送。所谓管线就是各种管道和输电线路的统称。
钢铁冶金企业内的管线很多，有给排水管道、气（汽）体管道、燃油管道、输电线路以及运输物料或废渣的管渠等，且同一种管线中又有很多条。各种管线的性质、用途、技术要求各不相同，又往往交织在一起，互相联系，互相影响。它们当中的任何一个发生故障，都可能造成停水、停电、断气（汽）、断料，直接或间接影响生产的正常运行。因此，在管线布置上要符合各种管线本身的技术条件，满足管线与管线之间及管线与建、构筑物之间的各种防护间距要求并节约用地。
管线综合就是在总平面布置的基础上，根据要求确定各管线的平面、竖向位置，是总平面布置的重要组成部分。在某种意义上也是总图设计专业对管线专业之间的协调和组织工作。管线综合要从全局出发，统筹兼顾，适当安排，合理的进行综合布置，确保各种管线的安全运行。
钢铁厂生产需要大量的水、电、蒸汽、燃气等能源介质，它通过各种管道输送到全厂各个用户。有些介质具有高温，高压，易燃或易爆等特性，管线已成为全厂生产的重要组成部分。合理的管线布置可以缩短管线长度，减少能源消耗和节约工厂用地，它不仅节约基本建设投资，而且可以长年累月的节约能源介质的输送费用。
一般意义上说，管线综合是总图专业在施工图阶段的工作内容，是在总平面布置的基础上对各种管线进行平面布置，是总平面布置工作的后续，只有到了施工图阶段，才开展管线综合工作。但从实践的过程中不难发现，总平面布置虽然是基础，是管线综合布置的前提，但管线综合布置顺畅、短捷与否也直接体现总平面布置是否合理。如果只是到了施工图阶段才开始考虑管线综合布置，那么就不会有布局合理、经济的总平面布置，甚至导致生产系统中各设施、设备不能正常运行、运转，不能全部发挥其在生产系统中的作用，从而造成投资增加和能源介质浪费。因此，管线综合布置工作绝不是在施工图阶段才开始的，而是要在总平面布置时就加以考虑的，管线综合直接影响总平面布置，可以说管线综合是确定总平面布置方案的一个重要因素。
结合本人实践，以某钢铁联合企业为例。该工程生产规模为最终年产1600万吨成品钢材，分三期建设。一期工程生产规模为200万吨，主要生产设施包括：1座机械化综合原料场（一期、二期工程共用），1座240m2烧结机，1座10m2竖炉，2座6米×55孔焦炉，1座2500m3高炉，1座180t转炉，1条1250mm热连轧机组。二期工程生产规模为400万吨，主要生产设施包括：1座机械化综合原料场（一期、二期工程共用）、2座240m2烧结机，1套年产200万吨球团的连篦机回转窑系统，2座6米×55孔焦炉，2座2500m3高炉，2座180t转炉（与一期180t转炉布置在同一个炼钢车间内），1条1780mm热连轧机组。三期工程生产规模为1000万吨（规划预留），主要生产设施包括：1座机械化综合原料场，4座450m2烧结机，5座2500m3高炉，3座180t转炉（布置在一个炼钢车间内），3座120t转炉（布置在一个炼钢车间内），1条1450mm热连轧机组，1条1880mm热连轧机组，1条双高线车间，2条棒材车间。场地东西方向长约6000米，南北方向宽800米―1600米，工程总占地12000余亩，约合8平方公里。现已投产的一、二期工程位于场地西部，东西方向长约3000米，南北方向宽800米―1600米。
在做全厂的总平面布置时，首先以工艺流程的要求为出发点，保障各主体生产设施之间的工序有效连接；其次考虑全厂大宗原、燃料物流运输的顺畅，避免交叉、折返；同时结合地形特点，综合考虑全厂性水、电、气（汽）等能源介质主干管网的顺畅、短捷，最终达到布局合理、运行经济的总平面布置。
供电设施220kV总降布置在场地北部中央的位置上，这样布置主要考虑了厂区内部各主体生产设施用电点的分布情况，同时结合了外部供电进线的便利。从220kV总降出线，到各主体生产设施用电点的连线呈扇面形状，布局均匀合理，同时路径短捷。如：总降至制氧变电所供电接点线路长度约600米；总降至1780mm热连轧车间变电所供电接点线路长度约980米；总降至炼钢连铸车间变电所供电接点线路长度约380米；总降至1250mm热连轧车间变电所供电接点线路长度约1300米；总降至炼铁车间变电所供电接点线路长度约1200米；总降至炼铁车间电动鼓风机站变电所供电接点线路长度约780米；总降至焦化车间变电所供电接点线路长度约1660米；总降至铁前区域（包括烧结车间、球团车间、原料场）变电所供电接点线路长度约700米。累计全厂主供电线路总长仅约7600米，相比同等规模的其他钢铁联合企业，线路总长大幅缩短（仅为一半左右），直接降低了工程建设投资，并且减少了输送损失。
供水设施全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上，这样布置主要考虑了外部供水管道进厂的便利。在总平面布置过程中，经与当地供水部门协商，考虑水源来自厂址西侧靠北的位置，为方便新水进厂，缩短外部供水主干管道敷设长度，将全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上。在厂区内部，为满足冶炼生产安全的需要，供水主干管道布置呈环形网络状，因此，无论全厂新水站布置在厂区哪个位置上，厂区内部供水主干管道的长度基本上没有变化，而全厂新水站布置在场地北部最西侧的位置上却能使厂区外部供水主干管道敷设长度最短捷，运行最经济，社会效益最明显。
供气设施氧气站布置在场地北部靠西侧的位置上，西侧紧邻全厂新水站，东侧靠近炼钢连铸主车间及炼钢连铸水处理设施，南侧与1780mm热连轧车间一路之隔。这样布置主要考虑了氧气站周围空气洁净、无污染的生产要求，同时结合厂区内部各主体生产设施用气点的分布情况。在钢铁冶金企业中，整个冶炼过程主要需用的辅助气体介质包括氧气、氮气、氩气等，这些气体介质主要由氧气站提供。其中氧气是炼钢车间最主要的生产气体介质，可以说是“无氧无钢，氧就是钢”；在炼铁车间，随着“富氧喷吹”技术的广泛应用，氧气也成为炼铁车间重要的气体介质；在烧结车间，为了提升烧结机的生产系数（即烧结室内单位面积、单位时间的烧结矿产量），吹氧也成为最主要的手段。同时，由于氧气输送需要的压力较高，且过程中压力损失较大（每公里损失0.5公斤左右），因此要求从氧气站到炼钢、炼铁、烧结等主体生产设施的供气管线路径短捷、顺畅。就该工程，氧气站主干管道出线接点至炼钢车间（最大用户）氧气接点位置仅约270米；氧气站主干管道出线接点至炼铁车间（较小用户）氧气接点位置约1580米；氧气站主干管道出线接点至烧结车间（次大用户）氧气接点位置仅约830米。在这里我们不难看出，总平面布置直接决定氧气站至各用气主体生产设施的供气管线路径是否短捷、顺畅，而管线综合的结果也直接考量其总平面布置是否经济、合理。
煤气储备设施高炉煤气柜、转炉煤气柜集中布置在炼钢车间东侧、炼铁车间北侧靠西的位置上。结合炼钢车间、炼铁车间的位置及各自预留发展端方向，在集中柜区北侧布置2座转炉煤气柜，一期1座5万m3转炉煤气柜，二期1座8万m3转炉煤气柜；在集中柜区南侧布置1座15万m3高炉煤气柜（考虑一、二期总量）。这样布置主要考虑了高炉煤气、转炉煤气的输送管道管径较大（高炉煤气管道管径单根约2.8米，总管约3.6米；转炉煤气管道管径单根约2.0米，总管约3.2米），敷设长度的增加不仅占用宝贵的土地，而且直接造成工程建设投资的增加。例如直径3.6米的高炉煤气主干管每延米的敷设费用（包括钢板材料、钢结构支架、支架混凝土基础以及钢板加工、钢结构加工、土建施工和管件吊装、焊接等）约1.2万元，因此在总体布置时，要充分考虑这一因素，从全局出发，整体权衡，做出经济、合理的总图布置。
从全厂的总平面布置来看，煤气柜区是在全厂的最中心位置上。如果说各主体生产设施是围绕煤气柜区进行布置的，这样的说法可能会让大家难以理解，或者说是本末倒置，但我认为煤气柜区布置在全厂的中心位置上又绝不是偶然。它是总图设计专业通观全局、总体把握、协调各专业、权衡各方利益的结果，是在总平面布置之初就考虑到各种能源介质管线路径是否短捷、顺畅、经济、合理的结果，是管线综合影响总平面布置的必然结果。
全厂污水处理站布置在煤气柜区北侧、220kV总降南侧的位置上，这样布置不仅满足了煤气柜与变、配电室之间的防火间距要求，同时还考虑了厂区内部各污水排放点到全厂污水处理站的距离均匀以及全厂污水处理站对外排放的便利。从全厂的总平面布置来看，污水处理站是在厂区北部中央的位置上，距离厂区西南区域污水排放点约1300米；距离厂区东南区域污水排放点约1700米；距离厂区东北区域污水排放点约1800米。此外，污水处理站距离厂区北侧护厂河污水排水接点不足100米。这样，全厂污水收集主干管网分布均匀，各干支汇集点管底标高基本接近，从而方便后期管线施工图设计，且减小施工难度。
此外，在施工图设计过程中，对全厂管线进行了合理、细致的综合排布也是尤为重要的。本着节约用地、减少工程建设投资的原则，对全厂的各种能源介质管道采用管线集中、多层混合布置形式，一个支架断面共架十多根燃气、热力、给水等管线，同时在支架两支腿之间布置电缆隧道。这样既有效的利用了工厂土地，又节约了基建投资，所产生的社会效益、经济效益不言而喻。
总平面布置是一项政策性、系统性、综合性很强的设计工作，它涉及的知识范围很广，工作中遇到的矛盾也是错综复杂的，因此需要总图设计人员具有较强的分析问题、协调处理问题的能力。总平面布置的基本要求，决定了总图设计专业人员必须要有强烈的全局观念，绝不能“头疼医头，脚疼医脚”，而是要全面、系统的通盘考虑，统筹安排。因此，绝不能在施工图阶段才开始考虑管线综合，而是要在总平面布置之初就充分考虑管线综合的可实施性。总平面布置直接决定了全厂性主干管网管线路径是否短捷、顺畅，而管线综合的成果优劣，也直接考量其总平面布置是否经济、合理。总平面布置是开展管线综合工作的基础；管线综合成果是总平面布置的体现。
参考文献：
[1] 钢铁企业总图运输设计规范（GB 50603-2010）
[2] 工业企业总平面设计规范（GB 50187-93）
[3] 建筑设计防火规范（GB 50016-2006）
[4] 钢铁冶金企业设计防火规范（GB 50414-2007）
[5] 钢铁厂总平面设计丁泽洲 北京 冶金工业出版社
[6] 总图设计井生瑞冶金工业出版社
关键词 混合煤气；转炉煤气；焦炉煤气
中图分类号 TF5 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0180-01
1 混合煤气在炼钢中的潜力
在转炉炼钢中使用热能主要有合金烘烤器、钢包在线烘烤器、钢包离线烘烤器、在目前国内大中型炼钢厂都已采用混合煤气供应热能，单一采用焦炉煤气基本已经淘汰。
2 转炉煤气和焦炉煤气区别
转炉煤气是指转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳60％～80％，二氧化碳15％～20％，以及氮、氢和微量氧。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。
焦炉煤气，又称焦炉气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300 m3~350 m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%G、氧气（0.3%~0.8%））、氮气（3%~7%）。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。
焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17 MJ~19 MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其他成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。
热量=热值×流量
焦炉煤气、转炉煤气、混合煤气的热值对比：焦炉煤气热值约4 500大卡；转炉煤气热值约2 200大卡；混合煤气是指两种（或以上）煤气混合组成的气体。一般焦炉上混合煤气采用转炉煤气（LDG）中掺入一定比例的焦炉煤气（COG），提高加热煤气的热值。
3 混合煤气生成
混合煤气是将转炉煤气和焦炉煤气按照一定的比例通过煤气加压站进行混合生成的。
混合煤气热值计算公式：LDG热值*LDG比例+COG热值*COG比例
例如：若混合煤气组成成分为：LDG占40%，COG占60%；LDG热值为2 200 Kcal/m3，COG热值为4 500 Kcal/m3，则混合煤气热值为：2 200*40%+4 500*60%=3 580 Kcal/m3。
另外一种计算方法：通过测定混合煤气中各中可燃成分的体积组成，再根据各自的发热量来计算。
4 混合煤气的应用
例如我们厂3座100吨转炉的炼钢厂来计算设计用户焦炉煤气和转炉煤气量对比，见表1。
从以上统计中我们看出我钢厂要满足自身生产需要每小时需要5 310 m3焦炉煤气和13 961 m3转炉煤气。
转炉煤气是炼钢厂在转炉炼钢过程中产生的产物，在转炉炼钢中平均每吨钢产生100 m3转炉煤气，还以某钢厂为例：平均每座转炉每天生产38炉，每炉钢100吨。
V总=3*V单座=3*38*100*90=1 026 000 m3
V小时=V总/24=42 750 m3
由于在转炉炼钢过程中产生大量的转炉煤气，能够利用转炉煤气的用户不多，造成大量的转炉煤气被点火放散，一般转炉煤气回收吨钢平均只能达到70 m3，也就是说回收率也就只能达到70%左右，其余30%被放散了。
V放散转炉煤气=V小时*30%=42 750*30%=12 825 m3
V放散转炉煤气
根据以上计算可以得出我厂被放散掉转炉煤气量可以完全被利用在转炉自身的生产中。可以大大降低我厂在炼钢工艺中的成本，为实现负能炼钢迈出坚实的一步。
5 混合煤气投用要注意的问题
我厂是2005年建成的，设计使用热能为焦炉煤气，而焦炉煤气和转炉煤气的最大区别就在于成分的不同，成分的不同就决定了两种气体性质的不同。由于转炉煤气中含CO量大约在60%，而焦炉煤气只有5%左右，也就是混合煤气要比焦炉煤气的毒性大的多，我在投用混合煤气前必须要把安全工作做到零隐患。第一对于混合煤气的管道要全部重新铺设，并且做防腐处理。第二对于所有的用户点必须安装装眼镜阀和两套闸阀，防止阀门实效或损坏。第三所有的用户点必须安装固定式报警仪，操作工到现场也必须佩带便携式报警仪，并且用户点附近要求保持用焦炉煤气点燃的长明火。第四建立严格完整的操作制度。第五在使用之前必须对管道进行打压测试，测试压力为使用压力的2倍。只要我们严格遵守各项规章制度，混合煤气对于我们一样是安全的。
6 结束语
只有充分利用转炉煤气，才能快速的实现水钢的负能炼钢，才能优化系统配置，才能使水钢大跨步的前进。
参考文献
一、以“四化”方针为指导,壮大钢铁产业。
企业改制后按照陕西省“重整冶金,打造支柱”的战略部署,结合公司实际,提出了“资本股份化,融资社会化,产业规模化,效益最佳化”的发展模式,迅速发展龙钢,壮大钢铁支柱产业。一是以产权为纽带,以项目为载体,吸引投资者、合作者,短短四年时间达到了450万吨生产能力。二是与多家企业合作组建了环保产业开发公司、陕西德龙粉体公司、兴龙热电公司等,全面实施清洁生产、综合利用。三是与一些有实力的企业合作,组建了陕西大西沟矿业有限公司,开发菱铁矿资源;四是在韩城市建设了禹龙宾馆、在西安市建设了禹龙国际酒店,发展第三产业提升企业形象。五是收购原西安钢铁厂,成立了龙钢集团西安钢铁有限责任公司,启动了西钢停产多年的全连轧生产线,使原西钢800多名职工得到安置,同时收购原华山冶金车辆厂,成立了龙钢集团华山冶金设备有限责任公司,在渭南华阴形成了集团备品备件加工中心;六是在西安成立了陕西红光钢铁物流有限责任公司,全面建设中国西部最大的现代化钢材物流及仓储中心。七是与美国温德拉公司合作,成立了陕西龙门钢铁有限责任公司,实施2×1280m3高炉及1×265m2烧结机技改项目,提升装备水平,淘汰落后产能。
2009年8月,陕西省委、省政府根据《陕西省钢铁产业调整和振兴规划实施方案》,决策以龙钢集团为依托全力打造陕西钢铁支柱产业,并由省国资委、煤业集团、有色集团共同出资11亿元,成立了陕西钢铁有限责任公司。陕钢公司成立后,企业实施钢铁系统技术改造二期工程,全面淘汰落后产能。同时按照国家对钢铁产业政策的要求和省委、省政府的部署,陕钢公司正在积极筹备和推进整合陕西钢铁,成立陕钢集团公司事宜,预计到今年四季度,陕钢集团公司将组建成功,全省钢铁产业将得到全面整合。
二、以科技进步为推动力,全面提高各项经济技术指标。
龙钢在快速发展中,始终坚持“科技领先,技术创新”的理念。成立了集团技术中心,设立了炼钢、炼铁、轧钢等六个专业委员会,每年都投入巨资开展新产品开发和技术攻关。在新产品开发方面,先后开发了HRB400三级螺纹钢筋,HRB335E、 HRB400E高强度抗震钢筋、热轧盘螺、高速线材等建材产品。“禹龙”牌钢材为陕西省名牌产品,“禹龙”牌钢材被认定为“国家免检产品”、“全国用户满意产品”、“中国建材质量信得过知名品牌”,并荣获全国冶金产品实物质量“金杯奖”;在技术攻关方面,公司的低品位难处理菱铁矿选矿技术,获得陕西省科技进步一等奖,取得了国家专利。烧结机的台时产量、炼铁高炉利用系数、炼钢钢铁料消耗、轧钢成材率等关键经济技术指标,均达到国内同等装备先进水平。尤其是炼钢转炉炉龄攻关到23000炉以上,炼铁高炉喷煤无烟煤配比达到95%以上,吨钢新水消耗1.08t等指标,处于全国领先水平;在技术改造方面,先后对炼钢1#、2#转炉进行了扩容改造、对1#连铸机进行了加流改造、对西安轧钢轧线、西钢轧线进行了扩能等。近年来,龙钢投入在技术改造、技术创新方面的资金达10亿元以上,实施大大小小技改项目300余项。
三、注重节能减排,全面实现综合利用。
为更好地贯彻国家钢铁产业政策,最大限度地保护环境、节约资源、能源,近年来,龙钢先后投资6亿余元,对废水、废气、废渣、煤气、余热、余压全面回收利用,实现了“四闭路一循环”,形成了独具特色的循环经济产业链。在钢碴的利用上,形成了钢渣制砖产业链;在水渣的利用上,形成了水渣生产超细粉产业链;在焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气的利用上,形成了轧钢钢坯加热、烤包、烧石灰、烧烧结矿、发电等产业链;在制氧产生氮气的利用上,形成了高压氮气代替压缩空气,代替氩气产业链;在余压、余热、蒸汽的利用上,形成了供暖、发电产业链;特别是在废水的利用上,建设了大型污水处理厂,不但全部回收了龙钢自产的废水,而且回收处理了企业上游龙门工业园区部分污水,实现了企业内部废水的小循环和区域间废水的大循环。也正是这些产业链作用的发挥,使龙钢循环经济总值连续三年大幅提高,分别达到2.46、2.91和3.69亿元,水的循环利用率达98%以上,钢、铁碴回收率达到100%、综合利用率达到85%以上。其中2009年回用废水量达到677万吨,回收尘泥量33.5万吨,回收利用转炉煤气1.3亿立方米,回收高炉煤气61.28亿立方米,回收蒸汽85.57万吨,煤气综合利用发电4.3亿度,取得了良好的环境效益、社会效益和经济效益。
四、积极履行社会责任,促进社会和谐发展。
龙钢集团在快速发展的同时,坚持淘汰落后产能,踊跃参加社会公益事业,履行企业社会责任。在淘汰落后产能方面,先后拆除了2台20t燃煤蒸汽工业锅炉;16座产能50万吨的小球团竖炉;两座产能20万吨的小焦炉;3台50m2以下烧结机、5座300m3以下小高炉。2009年,企业还投入3000余万元对下峪口煤矿几十年来堆积的两座200多万方的矸石山进行了搬迁,并对搬迁后的场地进行了覆土和绿化。在社会公益方面,2002-2009年,龙钢先后向柞水县捐款30万元,建设了一所初级中学;向华县水灾灾区捐款30余万元,衣物1000余件;向延安市绥德县捐扶贫款38万元;向韩城市水河工程捐款30万元;向汶川地震灾区捐款380余万元;向玉树地震灾区捐款260余万元,尽到了一个大企业应尽的社会责任。
在老师的带领和工厂师傅的指引下，我们参观了昆明钢铁的原料厂，烧结厂，高炉炼铁厂，转炉炼钢厂及高素线材厂，在这几天的实习中对钢铁冶金有了初步的了解，学到了很多在课堂没学到的知识。
一．昆明钢铁的简介
简介：
昆钢始建于1939年2月，总部位于春城昆明西南32公里的安宁市境内，占地面积约为10平方公里，是国家特大型工业企业和全国520户国有重点企业之一，云南省最大的钢铁联合生产基地，也是省内第一个销售收入突破100亿元的云南省属工业企业。现具备年产550万吨钢的综合生产能力，是一个集钢铁冶金、矿产开发、机械制造、建筑安装、房地产开发、耐火材料、建材、运输、商贸、进出口、工程设计、电子信息、环保、旅游为一体的企业集团。
拥有高速线材、连轧棒材生产线、130m2烧结机、XXm3高炉和双机架紧凑式炉卷轧机等先进装备。主要产品有高速线材、螺纹钢、热轧板、冷轧板、镀锌彩涂板、铁合金和焦化产品等。
生产部门：
炼铁厂，炼钢厂，棒材厂，线材厂，板带厂，物流中心，煤焦经营部，矿业开发部，销售分公司，物资采购。
生产设备：
二、实习过程、收获总结
8月28日上午指导老师做了实习动员，让我们观看了钢铁冶金录象，使我们对这一行业有了个简单了的认识。现代化钢铁联合企业由以下生产环节组成：矿山采矿原料处理(烧结)焦化高炉炼铁炼钢轧钢；昆钢没有自己的矿山，所以只有原料处理(烧结)焦化高炉炼铁炼钢轧钢，这些流程。
8月31日，参观钢铁烧结厂和高炉炼铁厂
1、原料厂
公司现有占地面积为 30. 8 万平方米 的现代化大型综合原料尝有翻车机 10 台、堆取料机 8 台、皮带运输机 142 台，年进料量为 500 万吨，处理量为 550 万吨。据工厂师傅说，昆钢的原料一半以上都是来自从澳大利亚、南非、巴西的进口，所以成本较高也是制约昆钢发展的一个重要因素。
我们参观的第一个厂就是原料厂，来到原料厂就看到一个庞大的机械设备在将整火车皮的原料倒入传送带，大大的节省了人力，也降低的空气污染，提高了工作效率。这使我感觉到了机械化、自动化的重要性。
2、烧结厂
(1)烧结生产的意义
首先是富矿粉等需造块后才可以入炉，其次是炉尘、轧钢皮等废弃物可以得到利用再者可以改善矿块的冶金性能
(2)烧结过程
将矿粉、燃料、溶剂、和返矿，按照一定比例组成混合料，配以适当的水，经过混合，铺于烧结机台车上，在一定的压力下点火、烧结。烧成的烧结矿，经破碎、筛分后，成品送往高炉，筛下物为返矿。
3、高炉炼铁厂
高炉炼铁的冶炼原理
高炉冶炼用的原料主要由铁矿石 、燃料(焦炭)和熔剂(石灰石)三部分组成。通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭 ，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。因此，无论是生铁厂家还是钢 厂采购原料的工作是尤其重要。
高炉生产是连续进行的。一代高炉(从开炉到大修停炉为一代)能连续生产几年到十几年(昆钢的20年左右)。生产时，从炉顶(一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶)不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风(1000～1300摄氏度)，喷入油、煤 或天然气 等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水 从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电 。
参观高炉的时候看到整个的高炉就由几个人坐在控制室用电脑控制一切的生产过程，我又感受到自动化生产的重要。不过在高炉上，感觉污染还是比较严重，需要改善。
9月3日，参观了钢铁转炉炼钢厂和高线生产地
4、转炉炼钢厂
根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程。这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。
反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(cao)，可以去除硫、磷。
在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧。同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成钢锭。
炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20～50％的废钢)，原料适应性强，但冶炼时间多。我国目前主要采用平炉炼钢。转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。可以炼制化学工业需要的不锈耐酸钢，电子工业需要的高牌号硅钢、纯铁，航空工业需要的滚珠钢、耐热钢，机械工业用轴承钢、高速切削工具钢，仪表工业需要的精密合金等
5、高速线材厂
随着现代轧钢技术的进步，轧制节奏的不断加快，工艺上对检测技术提出了更高的要求，要求更加快速、稳定、精确地自动测量成品尺寸，以适应高速轧制节奏，提高成品合格率。由于圆钢要求精度高，调整难度大，如果人工监测不及时，将会造成不少在外观质量上存在缺陷的废品，也常常因为漏检而带来不少质量异议。随着用户要求的不断提高，人工监测取样很难严格控制实物质量，并满足市场要求。因此采用先进的检测技术，不仅仅对产品精度控制有益，对用户也
是一种最好的保证手段。在线材产品尺寸精度控制水平不断提高的同时，在线尺寸检测技术也得到了长足的发展，在线尺寸检测设备也从无到有，从初期单一的“监视”功能到后来的“知道调整”、“参与控制”作用，角色也变得越来越重要。
jdc-jgx棒线材在线测径仪在昆明钢铁厂投入运行。此测径仪的使用对于分析工艺参数、指导生产十分有利；通过友好的人机界面可以十分容易地看到八个不同方向的尺寸波动情况，对于辊缝面、轧制面的变化一目了然，可以帮助操作人员分析、调整压下量及确定是否需要更换轧辊。此测径仪在同一断面上由8个平行光投影、摄像，可完整的从8个方向测出投影尺寸，可求出不圆度、平均直径等并显示轮廓缺陷示意图，由于高速电子摄像时间可小于万分之一秒，所以运动物体的振动等影响均可忽略。值得一提的是：此测径仪无机械和电器旋转机构，其可靠性和稳定性较高。
参观云铝实习报告——铝业金部分
一、云南铝业股份有限公司简介
总体概况：
云南铝业股份有限公司是云南冶金集团总公司将其全资企业--云南铝厂的生产经营性资产，以独家发起，整体改制，社会公开募集股份方式设立的股份有限公司。公司于1998年3月20日正式成立，同年4月8日“云铝股份”股票在深交所上市。公司的职工总人数为3500余人，其中大中专以上学历的各类科技人员共1299人，占职工总数的40.4%；全公司共有工程系列技术人员604人，具有高级职称13人，中级职称154人，初级职称680人。良好的职工队伍素质和良好的教育培训机制能较好地承担和适应公司高新技术产业的不断发展，在不断发展壮大的生产经营中，激积累了丰富的经验与技术，有雄厚的科技力量。总资产近60多亿元，产能规模为铝冶炼约30万吨、碳素17万吨、铝加工15万吨。综合生产超过70万吨。是国家重点扶持的14家铝企业之一。先后获得“全国五一劳动奖状”、“中国最具发展潜力上市公司50强”、“云南省高新技术企业”、“全国绿化先进单位”等荣誉。XX年，公司被评为全国有色金属行业第一家“国家环境友好企业”，同时被中央文明办授予“首届全国文明单位”的荣誉称号。
云南铝业主要的六个生产单位：
电解一厂、电解二厂、碳素厂、加工厂、合金厂和动力厂。其中电解一厂年产量为10万吨左右；电解二厂年产量为20万吨左右，有248台电解槽；碳素厂下设煅烧、成型、锫烧，组装、煤气五个车间；有设备技术科和生产调度室两个科。煅烧车间有设备：回转窑4台，余热锅炉4台，余热发电汽轮机等。生产产能：13万吨煅后焦/年。成型车间日产量：900--1000块。
云铝始终坚持“依靠科技进步、定位世界一流”的发展思路，历经三次大规模的技术改造，特别是经过 “九五”、“十五”两期“环境治理、节能技术改造”工程(总投资36亿元)，至XX年底，公司主要技术装备达到了国际先进、国内一流水平，规模及主要技术经济指标跃居全国铝行业前列，企业的综合实力得到显著增强。公司严格按国际标准组织生产，先后通过了iso9001,iso14001,ohsm18001,i12和iso16949五个国际标准认证。
9月5日，学院胡汉老师给我们上了一上午关于铝冶金的课，使我们对铝冶金有了大体的了解
第二天，我们乘车来到云铝，早上云铝生产部的副部长向我们介绍了云铝及铝冶炼的相关的知识。下午在工人师傅的带领下，我们依次参观分解一厂、分解二厂、炭素厂。
二．电解厂
电解厂分为分解一厂和分解二厂，分解一厂投产于1998年，年产量10万吨，有202台电解槽，186ka的工艺生产线，下属电解二车间，电解三车间，供料净化车间，计算站，铸造车间和设备科；分解二厂投产于XX年，规模比一厂大，它年产量20万吨，有248台电解槽，300ka的工艺生产线，下属电解四车间、电解五车间、供料净化车间，计算站，铸造车间和设备科。
电解铝的生产原理
铝电解的原理是使直流电通过以氧化铝为原料、冰晶石为溶剂组成的电解质，在950-970℃下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。
电解铝的工艺流程
现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃—970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。
三．炭素厂
概况：下设煅烧、成型、焙烧、组装、煤气5个车间，有设备技术科和生产调度室2个科室。
实习心得
【关键词】房屋盖系统；可靠性检测；措施
0.前言
马钢第三钢轧总厂炼钢厂房始建于上世纪70年代，70年代末投产。主体为混凝土结构厂房，屋盖系统大多采用预应力混凝土屋架、大型屋面板，其中转炉区域采用钢屋架。2009年6月4日上午，E-F跨30-31柱间有三块屋面板突然塌落，砸落在屋架下部的天车上，所幸并未造成人员伤亡。为了查明屋面板塌落的原因，找出安全隐患，确保屋面系统的安全，必须对其进行全面地检查、检测，对其可靠性、安全性进行准确评价，提出处理意见。
1.2屋架、托架以及天窗架检查
CD 跨转炉区域的托架上支承屋架采用钢结构屋架，其余采用混凝土屋架；DE跨12-16和28-33均采用混凝土屋架；EF跨转炉区域采用钢结构屋架，其他范围采用预应力混凝土屋架。所有托架、天窗架均采用钢结构。
经检查，混凝土屋架未出现显著锈胀裂缝，混凝土表观密实无酥松现象，屋架与排架柱顶连接完好，无显著偏差或支承长度不足现象。
钢构件表面防腐层完好，双角钢的内侧无法进行防腐施工，但从厚度检测情况看，仍满足设计厚度要求，并未显著影响承载力。
1.3屋面支撑检查
屋面支撑采用钢结构。现场检查发现，CD跨24轴附近一处下弦支撑杆件被切断。EF跨30-31柱间一处下弦支撑杆件严重变形。另外水平支撑杆件有下挠现象，部分支撑的角钢在接长时轴线存在角度偏差。
1.4屋面板检查
屋面板采用预应力9m跨大型屋面板，局部更换为钢屋面板。检查发现，部分屋面板存在开裂、渗水现象，更换的钢屋面板出现锈蚀。
1.5天沟板检查
天沟板为预制混凝土板，现场检查发现，绝大多数天沟板下部严重露筋，保护层剥落。下雨时屋面积灰迅速向天沟内淤积，荷载较大，应尽快对天沟板进行更换。
1.6现场检查小结
屋面系统检查结果汇总如下：
（1）屋面板塌落处：1）小钢架未设置竖向支撑，小钢架有明显的倾斜，两侧屋面板搭接长度长短不均。
2）从掉落屋面板的支承节点看，屋面板均为两点焊接，不满足至少三点焊的施工要求。
（2）屋架、托架及天窗架：1）混凝土屋架未出现显著锈胀裂缝，混凝土表观密实无酥松现象，屋架与排架柱顶连接完好，无显著偏差或支承长度不足现象。
2）钢构件表面防腐层完好，双角钢的内侧无法进行防腐施工，但从厚度检测情况看，仍满足设计厚度要求，并未显著影响承载力。
（3）屋面支撑：CD跨24轴附近一处下弦支撑杆件被切断。EF跨30-31柱间一处下弦支撑杆件严重变形。另外水平支撑杆件有下挠现象，部分支撑的角钢在接长时轴线存在角度偏差。
（4）屋面板：部分屋面板存在开裂、渗水现象，更换的钢屋面板出现锈蚀。
（5）天沟板：绝大多数天沟板下部严重露筋，保护层剥落。下雨时屋面积灰迅速向天沟内淤积，荷载较大，应尽快对天沟板进行更换。
2.屋面板塌落原因分析
2.1原因分析
经过现场勘查及分析，屋面板塌落的原因主要有以下几点：
（1）设计缺陷：屋架上再增加小桁架的做法为非标准设计，支承该三块板的小钢桁架自身刚度及稳定性不足。该屋面主体采用预应力钢筋混凝土屋架，上弦在东侧基本为水平布置，为了维持屋面坡度，此处设置钢结构小桁架，其上铺设大型屋面板。屋架的竖向支撑和水平支撑以及系杆均设置在下部钢筋混凝土屋架的上下弦，而小钢架自身平面外并未设置任何支撑杆件，平面外刚度非常小。同时小钢架上弦采用两根75×6角钢，斜杆及竖杆采用两根50×6角钢，截面偏小，杆件刚度差，自身稳定性差。
（2）施工安装偏差：小钢桁架顶部节点位置设置有钢支托支承屋面板，从现场检查看，支托施工偏差较大，小钢架自身有显著的倾斜，造成屋面板支承长度长短不均，支承长度较短的屋面板就比较容易塌落。
（3）环境不利因素：炼钢厂房内热源较多，炼钢过程大量烟气粉尘及高温的长期作用对屋面构件造成侵蚀。根据对我国多个炼钢厂房的调查发现，炼钢车间的屋面板比普通厂房早15-20年出现钢筋锈胀现象，寿命大大减少。
（4）屋面板缺陷：现场检查发现，塌落屋面板最多只有两点焊（要求至少三点焊），所以与小钢架的连接未达到设计的要求，削弱了安全性。同时屋面板存在渗水、开裂现象，部分支座部位酥松，对安全有一定影响。
（5）端部第二柱间效应：塌落位置紧邻该伸缩缝区段的端柱间，在温度作用下，每个温度区段的变形在中部最小，在端开间为最大，而端开间均设置有充足的竖向支撑、水平支撑，刚度较好，抵抗变形能力较强，而紧邻的第二开间则成为变形最大的区间。多次重复的伸缩变形，造成屋面板节点处连接破坏。同时变形大造成该处防水最先破坏，屋面板节点处肋端受干湿影响快速劣化，增加屋面塌落的可能性。
（6）天车振动：天车通过时屋面有显著的振动，当屋面板节点连接不好时，会促使屋面板变形移动，也是破坏的不利诱因之一。
从以上分析可知，影响屋面板安全性的影响因素很多，但最重要的是小钢架的设计构造不合理，在经多年使用后，由于存在施工偏差，在最不利的位置（第二柱间）发生了塌落。
2.2临时处理措施
根据现场检查情况，为了保证目前塌落屋面周围杆件的安全，提出临时处理建议如下：
（1）在塌落屋面板位置沿南北向设置型钢梁，以临时保证屋盖的整体刚度，避免小钢架一端失去屋面板支撑后侧向变形过大引起相邻屋面板塌落。
（2）将屋面板塌落造成破坏的支撑杆件进行恢复，节点处可采用外包套箍的方式进行处理（原节点板如果是采用对拉螺栓固定，可重新按原样进行恢复）。
（3）塌落区域覆盖彩钢板或其他板材，暂时不影响厂房内生产。
（4）在塌落区域四周砌筑一定高度的导流墙，避免雨水进入厂房内部。
（5）由于塌落区域临近板块的支座处混凝土剥落、钢筋外露，施工时应采取对应措施，提醒施工人员注意。并设置围栏，避免人员进入该区域。
（6）在最终屋盖处理方案确定以前，屋面清灰施工人员应注意自身安全，采取必要的安全防护措施。
3.结构可靠性评定
依据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144-2008），在本次鉴定现场检查、检测、分析的基础上，对厂房屋盖系统的可靠性评级结果如下：
3.1构件评级
3.1.1安全性评级
混凝土构件的安全性等级应按承载能力、构造和连接二个项目评级，并取其中较低等级作为构件的安全性等级。
钢构件的安全性等级应按承载能力（包括构造和连接）项目评定，并取其中最低等级作为构件的安全性等级。
（1）混凝土屋架外观完好无显著破损或其它缺陷，构造和连接完好，构件安全性评级为a级。
（2）钢屋架、托架以及天窗架未出现导致截面显著削弱的锈蚀，构造和连接完好，构件安全性评级为a级。
（3）屋面板评级参见附录。
（4）小钢桁架平面外无支撑，自身刚度较小，是本次屋面板塌落的主要原因，构造存在严重缺陷，构件安全性评级为d 级。
3.1.2正常使用性评级
混凝土构件的使用性等级应按裂缝、变形、缺陷和损伤、腐蚀四个项目评定，并取其中最低等级作为构件的使用性等级。
钢构件的使用性等级应按变形、偏差、一般构造和腐蚀等项目进行评定，并取其中最低等级作为构件的使用性等级。
（1）混凝土屋架外观完好，无显著裂缝、变形或其它缺陷，构件使用性评级为b级。
（2）钢屋架、托架以及天窗架未出现显著变形或偏差，存在一定程度的锈蚀，构件使用性评级为b 级。
（3）屋面板评级参见附录。
（4）小钢桁架有显著的倾斜，构造存在严重缺陷，构件使用性评级为c级。
3.2屋盖系统评级
3.2.1安全性等级
屋盖系统属于围护系统的一部分，应按承重围护结构的承载功能和非承重围护结构的构造连接两个项目进行评定，并取其中两个项目中较低的评定等级作为该围护结构系统的安全性等级。
由于小钢桁架存在严重构造缺陷，威胁到整个屋盖系统的安全，所以屋盖系统的安全性评级为D 级。
3.2.2使用性等级
围护系统得使用性等级，应根据承重围护结构的使用状况、围护系统的使用功能两个项目评定，并取其中两个项目中较低评定等级作为该围护结构系统的使用性等级。
由于屋面板多处开裂渗水，天沟板严重破损露筋，围护系统使用性评级为C 级。
3.3鉴定单元可靠性综合评级
根据以上项目和结构系统评级结果，对马钢三钢轧炼钢厂房屋盖系统的可靠性鉴定综合评级结果如表6.3.1 所示：
马钢三钢轧炼钢厂房屋盖系统的可靠性评定等级为四级，即其可靠性极不符合国家现行标准规范对可靠性的要求，仍存在安全隐患，影响整体安全，必须立即采取措施。 4.安全性处理意见
由于屋盖存在构造隐患，必须立即对其进行处理。
方案一：
（1）在各温度区段的端开间以及其他设置屋架竖向支撑的开间，临时增设小钢桁架的竖向支撑，在其他开间设置小钢桁架的纵向系杆。以保证小钢桁架的侧向稳定。
（2）一年内安排重新制作小钢桁架，加大其杆件截面，完善小钢桁架的支撑系统，更换其上部的5 列屋面板为钢屋面板。
（3）五年后对未更换的原有屋面板及屋架系统再次进行检测鉴定。
方案二：
（1）将小钢桁架及其上部的5 列屋面板拆除，重新制作小钢桁架，加大其杆件截面，完善小钢桁架的支撑系统，上部更换为钢板屋面。
（2）五年后对未更换的原有屋面板及屋架系统再次进行检测鉴定。
方案三：
（1）将所有大型屋面板及小钢架拆除，重新制作小钢桁架，加大其杆件截面，完善小钢桁架的支撑系统，上部全部更换为钢板屋面。
（2）五年后对屋架系统再次进行检测鉴定。
除了采取方案中的处理措施外，还应采取以下措施维护厂房屋盖系统的安全：
（1）立即对屋面天沟板进行更换。
（2）对被切断的支撑杆件和严重变形支撑杆件进行恢复。
（3）定期组织对屋面积灰进行清理。
【关键词】出钢 智能化 转炉
随着工业4.0概念的提出，智能工厂的建设成为了工业4.0最重要的发展方向。莱钢型钢炼钢厂以此为契机，将智能工厂的建设提上工作日程。建设思路是将转炉工艺划分成不同模块，通过各个模块的智能化，使得整个智能工厂建设得以实现。出钢工艺作为转炉炼钢工艺的重要一环被划为一个模块，自动化系统开发后经过多次的调试与改进，最终实现智能出钢。
1 原因分析
莱钢型钢炼钢厂4#转炉为150t脱磷炉，原出钢工艺为吹氧结束后，由出钢工在炉后根据钢水的下渣情况及钢水的出钢量，通过操作台不断手动调整钢包车距离及摇炉角度，使钢水流入钢包中，同时在钢水流出总量的1/4时，通过旋转溜槽向钢包中加入脱氧剂及合金，进行钢水脱氧和合金化，在观察到出钢口下渣时结束出钢，将转炉摇至零位。整个工艺过程至少需要2名操作人员的配合。
2 系统开发
为了减少工艺过程中的人工参与，减免人为安全事故，缩短工艺流程时间，提高钢水质量，我们对出钢工艺的自动化系统做了重新开发，并制定了以下方案：
（1）原钢包车为人工手动操作，通过目视及经验判断钢包车位置，需要增加传感装置用以测量钢包车的行程。通过对编码器和激光测距仪在性能，安全性及易维护等多方面的对比考虑后，决定在炉后0米平台增加激光测距仪1台，通过距离实时检测实现钢包车自动运行的控制；
（2）根据出钢时钢包车距离与转炉倾动角度的对应关系，建立多套出钢模型，依据模型，通过分阶段方式对钢包车距离及摇炉角度进行耦合控制。按照钢水的倾倒角度，不断自动调整钢包车的距离，使钢水顺利流入钢包中；
（3）为保证在出钢过程中自动向钢包中加入脱氧剂及合金，需要在合金旋转溜槽的减速机轴上加装编码器，依据模型，通过出钢量与摇炉角度的耦合，经过编码器定位，一次或多次自动控制旋转溜槽向钢包车内加合金；
（4）增加炉后下渣检测系统，出钢结束后，通过与下渣检测系统的通讯，接收关闭滑动出钢口信号，自动摇炉至转炉零位，出钢过程结束。
3 系统优化
系统开发完成后，经过多次调试，发现实际运行中存在诸多问题。随后，我们对系统进行了优化：
（1）为了保障安全，增加一台激光测距仪作为冗余，并将两台数据进行实时对比。一旦发生数据不同步的情况，立即终止出钢过程；
（2）因钢包车所处位置的环境较恶劣，以及出于安全性方面的考虑，没有在钢包车上安装抱闸，因此通过不断的调试，找到适合钢包车刹车距离的提前量参数；
（3）通过对转炉倾动变频参数的调整，使出钢过程中，能够精确控制转炉倾动角度；
（4）根据钢水渣量的不同，选择一次关闭滑动出钢口或者二次关闭滑动出钢口。以防止出现渣中物质污染钢水的现象；
（5）因系统采用Siemens S7-400PLC，因此在调试稳定后，将程序封装为GRAPH流程图模块，如图1所示，以便于程序监控及故障的查找。
（6）受各种条件限制，该系统还有一些不足之处，今后可以进一步完善。例如在炉后增加红外热成像系统，以检测炉内钢水情况以及钢水是否从大炉口溢出，以便及时挡渣及停止出钢。在保证生产安全的同时，能够更加精确的建立出钢模型，使智能出钢系统能够做到实时调整，进一步提高钢水质量。
4 使用效果
系统投入使用以后，能够在转炉吹氧过程结束后，一键转为智能出钢，在炉后无人值守的情况下，转炉以2度的精确度自动向后摇炉，同时钢包车配合倾动角度自动行驶至相应位置，并且钢包车能在30cm之内精确控制，在炉体摇至-90度时，合金旋转溜槽分两次自动加入脱氧剂及合金，出钢快结束时，通过与炉后下渣检测系统的通讯，根据渣量接收关闭滑动出钢口信号，转炉自动摇炉至零位，出钢过程结束，工艺流程如图2所示。整个出钢流程缩短时间2分。由于出钢结束信号由人为控制的秒级提升至自动控制的毫秒级，减少了出钢时下渣量，避免钢包中的钢水回磷，使得钢水含磷量平均降低0.003%，确保每炉钢水磷含量在0.02%以内。
5 结论
莱钢型钢炼钢厂4#转炉智能出钢系统自2016年4月正式投入生产一年以来，系统运行稳定，并顺利移植到其他3座120t转炉。该系统的成功应用精简了岗位富余人员，缩短了炼钢流程时间，提升钢水质量的同时避免了人为操作导致的大炉口下渣、下钢以及将钢水放到钢包以外的事故，为智能工厂的建设打下了坚实的基础。
中国作为钢铁工业大国，仅这一项的能耗便占全国总能耗的10%左右，其中炼焦工序能耗占20%，因此，降低炼焦工序能耗成为钢铁工业亟待解决的问题。其中，充分回收利用荒煤气带出热量一直是困扰该领域的技术难题，国内外焦化专家上世纪就对上升管换热器不停尝试开发，虽然也取得一些成效。但是由于安全风险大、成本高、漏水和结石墨等原因导致推广困难，研究一度停滞。
龙冶公司开发的焦炉荒煤气显热回收工业化装置，用合金整体结构配以纳米及自洁材料回收显热，既保证了换热效果，有效、安全、可靠回收荒煤气显热，又保证了在恶劣工况下换热器的安全经济运行，同时解决了以往的换热器在启动和停止过程中的不适应性问题，保证了设备在极高温度下（1400℃）能够安全正常运行。
2014年2月，该装置开始在福建三钢闽光焦化厂成功投入运行，于当年11月通过验收：实现产生高品质饱和蒸汽供煤化工车间生产使用的目标，能够连续平稳供汽。截至2017年2月28日产汽并网满 36个月，并荣获2017年冶金科学奖技术。2016年成功于武汉平煤焦化投入运行，平均产汽量120kg/吨焦以上，2017 年5月28日产汽并网安全运行7个月。另外还成功应用于武钢6米焦炉显热回收国家示范工程，效果良好。
由于韧哺春险体结构受现有加工设备的限制，龙冶公司在2014年开始针对7米及其以上的焦炉上升管换器进行研发，研发出的第二代产品新型上升管换热器，2015年初在三钢安装了两根进行试验运行，目前已正常运行2年多，2016年10月在武钢上升管余热回收系统中也安装了两根，目前运行安全可靠。同时公司还在武钢所上系统中安装了两根第三代产品，目前试验情况也正常，该技术适合于各种型号焦炉。
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